Introduction to Metal Manufacturing

Date Tags
Wednesday, 28 August 2024 #Semester-5/Prosmanlog

In general, the techniques used to fabricates metals are such below:

Forming Operations

A. Extrusion

metal is squeezed into a cavity (die) using mechanical or hydraulical press.
indirect extrusion.png
direct extrusion.png

B. Rolling

sheet metal forming (rolling).png

C. Pressing and Deep drawing

pressing and deep drawing.png


Casting

Merupakan proses pembentukan logam (ferrous dan non ferrous) dengan cara memasukkan logam cair ke dalam cetakan berongga dan dilanjutkan dengan proses pembekuan (pendinginan) logam tersebut.

Casting Furnace

Casting furnace.png
Die Casting

Die Casting.png
Wax Casting

Wax casting.png

Peranan Casting

  • Sebanyak 90% produk manufaktur terbuat dari komponen hasil metal casting
  • Digunakan untuk machinery equipment, house hold, transportation, communication and electronic, etc.

Keuntungan Casting

  • Dapat membuat produk dengan bentuk rumit dan berongga
  • Tingkat presisi yang beragam (longgar hingga sangat ketat)
  • Jumlah produk fleksibel (satuan ataupun masal)
  • Proses pengerjaan dengan waktu dan biaya lebih minimum

Kelemahan Casting

  • Kekuatannya kurang karena terbentuk dendrit
  • Cacat lubang halus (pin hole dan shrinkage)
  • Diperlukan heat treatment untuk memperbaiki sifat mechanical
  • Variabel untuk mendapatkan cor banyak (temp, comp, design, cast condition)

Cara memasukkan cairan logam

  • gravity casting
  • pressure die casting (low <20MPa dan high 20-80MPa)
  • Centrifugal casting
  • Vacum Casting (Ti dan Mg)

Bahan Casting

  • Logam dengan titik lebur rendah
    Paduan: Zn, Pb, dan Al
    Dibakar menggunakan coal, oil, gas, electric
  • Logam dengan titik lebur sedang
    Paduan: cast iron, tembaga
    Dibakar menggunakan cokes
  • Logam dengan titik lebur tinggi
    Paduan: steel, alloy steel, nickel alloy, electric
    Dibakar dengan induction furnace
  • Logam yang mudah teroksidasi
    Paduan: Titanium alloy
    Dibakar dengan electric furnace with vacuum

Cetakan Casting
Fungsi dari cetakan adalah untuk memberikan bentuk dan dimensi pada benda yang akan diproduksi. Untuk mendapatkan benda cor yang baik, dibutuhkan cetakan yang lebih baik lagi. Berikut ini jenis cetakan berdasarkan materialnya:

  • 1. Cetakan pasir (sand mold)
    Penggunaan: sekali pakai karena cetakan melebar (expand)
    material: logam ferrous seperti cast iron dan alloy steel casting
    sifat: isolator dan pendinginan lambat (menghasilkan butir keras)

    Keuntungan: permeabilitas bagus karena udara dapat keluar dengan mudah
    Kekurangan: distribusi butir pasir harus sesuai agar permukaan halus

    Production: menggunakan bahan pengikat atau binder
    - Fisik: bentonit (clay)
    - Kimiawi: furan atau pep-set
    Pola dibuat menggunakan pola kayu atau stereform
    production steps in sand-casting.png

  • 2. Keramik (investment)
    Penggunaan: sekali pakai karena cetakan melebar (expand)

    Keuntungan: bersifat isolator dan untuk benda yang rumit
    Kekurangan: relatif mahal dan tidak dapat direklamasi

    Production: metal casting production.png

  • 3. Logam (dapat digunakan berulang)
    Proses: pressure die casting dan gravity casting
    Material: logam non ferrous (titik lebur rendah seperti paduan aluminium dan magnesium)

    Keuntungan: pendinginan cepat (menghasilkan struktur halus dan sifat mekanis tinggi)
    Kekurangan: mahal dan bersifat non isolator

    Production: harus menggunakan coating (agar permukaan cetakan tidak retak dan sebagai isolator agar tidak overheating)

    1. Preheat mold and spray coating
    2. Insert core and close mold
    3. Pour molten metal
    4. Finished part

Defects
Casting defect.png
Contoh kasus: Gravity Casting
Ketika cairan logam dimasukkan terlalu cepat ke mold, nanti akan terbentuk turbulence. Hal tersebut akan membuat udara terperangkap sehingga produk akhir akan berongga.
casting principle.png
Cara menghindari kecatatan

  • Membuat desain casting yang baik
  • Cara membuat cairan logam yang benar

Miscellaneous

A. Powder metallurgy

Powder Metallurgy.png

B. Metal Injection Molding

Metal injection molding.png
Salah satu penggunaan miniplate adalah untuk operasi tulang.

Tulang Hancur
Operasi Tulang
Penggunaan Miniplate

miniplate in feet.png

Reference

  • PPT